Intrinzična analiza načina rada mehanizma za raspoređivanje šipki na šarkama

Sažetak: Na prirodne frekvencije mehanizma širenja šipki svemira utječu materijali i korištene metode pojačanja. Ovo je istraživanje provelo modalnu analizu pomoću softvera konačnih elemenata ANSYS kako bi istražio utjecaj gustoće materijala i metode pojačanja na prirodnu frekvenciju. Rezultati su pokazali da gustoća korištenog materijala ima značajan utjecaj na prirodnu frekvenciju, s većim utjecajem na veće gustoće. Uz to, različite metode pojačanja također su rezultirale značajnim razlikama u prirodnoj frekvenciji. Nalazi ove studije daju smjernice za dinamičku analizu i optimizaciju mehanizma za raspoređivanje šarki.

1.

Brzi razvoj svemirske industrije povećao je potražnju za mehanizmima raspoređivanja velikih razmjera. Ovi se mehanizmi koriste za različite primjene kao što su fleksibilni nizovi solarnih stanica, antene i potporne strukture za daljinsko istraživanje i duboke svemirske sonde. Mehanizmi implementacije moraju se presaviti i pohraniti tijekom faze lansiranja, a zatim proširiti pomoću izvora napajanja jednom u svemiru. Međutim, kako se povećava veličina potporne strukture i masa smanjuje, krutost strukture smanjuje se, što dovodi do nižih prirodnih frekvencija. To može uzrokovati spajanje vibracija između tijela svemirskog broda i mehanizma raspoređivanja, smanjujući stabilnost mehanizma. Stoga je važno proučiti utjecaj gustoće materijala i metode pojačanja na prirodnu frekvenciju mehanizma za raspoređivanje šarki.

2. Model mehanizma raspoređivanja štapa za šarke

Mehanizam raspoređivanja šipki za šarke sastoji se od dijela okvira i dijela štapa. Okvir i šipke povezani su pomoću šarki, tvoreći strukturu potporne škare. Metode pojačanja razmatrane u ovoj studiji povezuju ojačanje šipke i ojačanje čelične žice uže. Ojačanje šipke uključuje spajanje dvije šipke u obliku slova U u istom smjeru, dok ojačanje čelične žice konopce uključuje namotavanje čelične žice konopa oko valjka. Model konačnih elemenata mehanizma stvoren je korištenjem solid45 jedinica za dijelove okvira i šipke i greda188 jedinica za dijelove ojačanja.

3. Modalna analiza

Provedena je modalna analiza kako bi se utvrdile karakteristike vibracija i temeljne frekvencije strukture. Razmatrana su dva materijala, aluminijska i ugljična vlakna, a uspoređene su pojačane metode povezivanja šipki i čeličnih žičanih užadi. Rezultati su pokazali da je mehanizam napravljen od ugljičnih vlakana s jačanjem šipke imao najveću temeljnu frekvenciju, dok je mehanizam napravljen od aluminija s ojačanjem konopa čelične žice imao najnižu temeljnu frekvenciju. Mehanizam izrađen od ugljičnih vlakana s ojačanjem šipke imao je temeljnu frekvenciju 71,7% veću od ojace čelične žičane konopce. Slično tome, mehanizam izrađen od aluminija s ojačanjem šipke imao je temeljnu frekvenciju 58% veću od ojačanja čelične žičane konopce. U pogledu gustoće materijala, ugljična vlakna imala je veću temeljnu frekvenciju od aluminija, s razlikom od 48,5% za povezivanje armature štapa i 23,5% za ojačanje čelične žice konopce.

4.

Na prirodne frekvencije mehanizma raspoređivanja šarki utječu materijali i korištene metode pojačanja. Gustoća materijala ima značajan utjecaj na prirodnu frekvenciju, a veće gustoće rezultira nižim prirodnim frekvencijama. Različite metode pojačanja također dovode do značajnih razlika u prirodnoj frekvenciji. Prilikom odabira metoda ojačanja i materijala za mehanizam raspoređivanja šipki za šarke, važno je razmotriti čimbenike koji utječu na prirodnu frekvenciju. Ovi nalazi daju smjernice za dizajn, analizu i optimizaciju mehanizma.

Zaključno, proučavanje utjecaja metode gustoće materijala i ojačanja na prirodnu frekvenciju mehanizma za raspoređivanje šarki za šarku presudno je za osiguravanje stabilnosti i performansi mehanizma. Uz napredak u tehnologiji, mogu se napraviti daljnja poboljšanja i optimizacije kako bi se poboljšala dinamika i ukupna učinkovitost mehanizama za implementaciju šarki.